崖城13-1氣田凝析水產(chǎn)出變化規(guī)律研究

湯明光，劉清華，張風(fēng)波，韓　鑫，何志輝

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東湛江　524057）

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崖城13-1氣田凝析水產(chǎn)出變化規(guī)律研究

湯明光，劉清華，張風(fēng)波，韓鑫，何志輝

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東湛江524057）

摘要：崖城13-1氣田為高溫高壓含凝析水的氣田，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中見(jiàn)水井、未見(jiàn)水井的水氣比均持續(xù)上升，氣田原始狀態(tài)下及開(kāi)發(fā)過(guò)程中地層中氣態(tài)水含量變化及凝析水的產(chǎn)出規(guī)律認(rèn)識(shí)不清。為此，評(píng)價(jià)了六個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式在崖城13-1氣田中水含量計(jì)算中的適用性，并結(jié)合水驅(qū)氣藏甲型水驅(qū)曲線(xiàn)，提出了對(duì)氣田凝析水產(chǎn)出規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法。研究結(jié)果表明：（1）經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)水氣比數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)評(píng)價(jià)，王俊奇經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算崖城13-1氣田氣中水含量精度較高；（2）根據(jù)產(chǎn)凝析水飽和曲線(xiàn)和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果，可對(duì)崖城13-1氣田氣井的產(chǎn)水類(lèi)型進(jìn)行判斷，并按照見(jiàn)水程度將其分為四類(lèi)，這與生產(chǎn)動(dòng)態(tài)認(rèn)識(shí)相符合；（3）提出了以公式計(jì)算的理論產(chǎn)水量同實(shí)際產(chǎn)水量對(duì)比來(lái)判斷地層水侵入氣井時(shí)機(jī)，據(jù)此準(zhǔn)確指導(dǎo)水驅(qū)氣藏甲型水驅(qū)曲線(xiàn)直線(xiàn)段合理選取的方法，確定了水驅(qū)方程的斜率，預(yù)測(cè)了崖城13-1氣田的產(chǎn)水規(guī)律。這些認(rèn)識(shí)對(duì)該氣藏及南海西部后期其他的高溫高壓氣田的合理開(kāi)發(fā)有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：高溫高壓氣藏；氣中水含量；經(jīng)驗(yàn)公式；凝析水；水驅(qū)曲線(xiàn)；產(chǎn)水規(guī)律

隨著海上天然氣勘探開(kāi)發(fā)力度加大，南海西部發(fā)現(xiàn)了越來(lái)越多的高溫高壓氣藏，如位于南海西部瓊東南盆地的崖城13-1氣田，氣藏原始地層壓力38.4MPa，地層溫度176℃，屬于典型的高溫高壓氣藏。在這類(lèi)氣藏中，水以束縛水、邊底水或可動(dòng)隙間水的形式存在于儲(chǔ)層中，在高溫儲(chǔ)層狀態(tài)下，地層水極易以蒸汽狀態(tài)存在于氣相中，達(dá)到多相平衡［1，2］。實(shí)驗(yàn)測(cè)定地層原始狀態(tài)下，氣相中氣態(tài)凝析水摩爾含量可超過(guò)3.5%［3］。氣藏出水會(huì)腐蝕生產(chǎn)設(shè)備，形成天然氣水合物堵塞通道，對(duì)氣井產(chǎn)能、氣藏采收率產(chǎn)生負(fù)面影響。因此正確預(yù)測(cè)高溫高壓氣藏的產(chǎn)水規(guī)律，對(duì)判斷氣井產(chǎn)水類(lèi)型和地層水出水風(fēng)險(xiǎn)具有重要指導(dǎo)意義。

表1　氣中水含量計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式調(diào)研Tab.1 Empirical formula for calculating water content in gas

1　氣井凝析水含量計(jì)算評(píng)價(jià)方法

天然氣飽和含水量的確定有多種，如實(shí)驗(yàn)測(cè)定［4，5］、查圖表確定［6］，狀態(tài)方程計(jì)算［7］以及經(jīng)驗(yàn)公式法。實(shí)驗(yàn)測(cè)定耗時(shí)長(zhǎng)，成本高；查圖表繁瑣且易產(chǎn)生人為誤差；狀態(tài)方程計(jì)算基于油氣水多相平衡理論及流體熱力學(xué)平衡原理，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜；而經(jīng)驗(yàn)公式法多是根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)或?qū)λ銏D進(jìn)行回歸得到，具有簡(jiǎn)捷方便，適用范圍廣的特點(diǎn)，但有必要利用高溫高壓氣藏氣中水含量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行檢驗(yàn)評(píng)價(jià)。

1.1常用的經(jīng)驗(yàn)公式

本次共調(diào)研了6個(gè)國(guó)內(nèi)外常用的計(jì)算天然氣水含量的經(jīng)驗(yàn)公式（見(jiàn)表1）。王俊奇［8］通過(guò)理論推導(dǎo)得出了基于水蒸氣飽和蒸氣壓，并考慮酸性氣體和含鹽量影響的水含量計(jì)算公式，適用于溫度0℃～200℃，壓力5MPa～100MPa；Bukacek［9］和經(jīng)驗(yàn)公式3［10］是采用回歸相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提出的，分別適用1.38MPa～20.68MPa和4.7MPa～55.16MPa；寧英男等［11］通過(guò)對(duì)McKetta-Wehe算圖進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬，提出了一組形式簡(jiǎn)單的公式，適用于溫度-50℃～200℃，壓力0.1MPa～100MPa。

根據(jù)6個(gè)公式溫度、壓力適用條件，篩選出適合南海西部高溫高壓特點(diǎn)的王俊奇、經(jīng)驗(yàn)公式3、寧英男和諸林公式，利用文獻(xiàn)［12］中S1-1井，S6-2井天然氣及含CO2的S8井氣中水含量的實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果，對(duì)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行評(píng)價(jià)。由表2可以看出，經(jīng)驗(yàn)公式1（王俊奇公式）對(duì)于確定高溫高壓天然氣藏氣中水含量比較準(zhǔn)確，其他3個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果均偏高。

表2　天然氣水含量結(jié)果對(duì)比Tab.2 The results of water content in gas of different formulas

1.2經(jīng)驗(yàn)公式檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)

要應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算崖城13-1氣田凝析水含量，還需要利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)公式檢驗(yàn)評(píng)價(jià)，但崖城13-1氣田自投產(chǎn)以來(lái)，沒(méi)有進(jìn)行過(guò)水含量實(shí)驗(yàn)測(cè)試。在沒(méi)有外來(lái)水型侵入情況時(shí)，氣井產(chǎn)出水就是地層溫度、不同壓力條件下天然氣中飽和水的含量，如果井底沒(méi)有積液現(xiàn)象，其地面采出的凝析水量應(yīng)該等于近井地帶地層流體的飽和水含量［13］。Y8井開(kāi)采三亞組WA砂體，測(cè)井資料表明該砂體沒(méi)有水層顯示，在生產(chǎn)過(guò)程中只有少量的凝析水產(chǎn)出，測(cè)試氯根含量較低，10mg/L～ 100mg/L，且最新靜壓梯度測(cè)試也表明井筒中不存在積液，這表明Y8井地面產(chǎn)出水是天然氣中的飽和凝析水。因此，可以將Y8井現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的水氣比作為實(shí)驗(yàn)值對(duì)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行驗(yàn)證評(píng)價(jià)。

Y8井天然氣組分含量（見(jiàn)表3）。從圖1中看出，經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測(cè)的趨勢(shì)與現(xiàn)場(chǎng)結(jié)果有較好的一致性，但經(jīng)驗(yàn)公式3在開(kāi)發(fā)前期預(yù)測(cè)結(jié)果偏高，在開(kāi)發(fā)后期計(jì)算結(jié)果偏低；王俊奇公式與Y8井現(xiàn)場(chǎng)水氣比擬合結(jié)果較好，可以用于崖城13-1氣田氣中水含量的計(jì)算。

表3　崖城13-1氣田氣井天然氣組分表Tab.3 Natural gas composition in Yacheng 13-1 gasfield

圖1　Y8井計(jì)算水含量與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定值對(duì)比曲線(xiàn)Fig.1 Comparison of calculated water content and field measured value in Y8 well

2　凝析水產(chǎn)出變化規(guī)律研究

2.1崖城13-1氣田氣井產(chǎn)水曲線(xiàn)分析

應(yīng)用烴水相平衡理論，可以得到高溫高壓氣藏凝析水產(chǎn)出理論曲線(xiàn)［13］，進(jìn)一步利用氣田現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比研究，可以判斷崖城13-1氣田的出水類(lèi)型以及動(dòng)態(tài)產(chǎn)水規(guī)律（見(jiàn)圖2）。

Y3井生產(chǎn)水氣比要遠(yuǎn)大于理論計(jì)算值，動(dòng)態(tài)資料也表明產(chǎn)出水測(cè)試氯根含量在8 000mg/L～10 000mg/L，產(chǎn)出以地層水為主，該井投產(chǎn)5個(gè)月就水淹關(guān)井。

Y4井隨開(kāi)采程度增加，實(shí)際生產(chǎn)水氣比總體呈增加趨勢(shì)，見(jiàn)水跡象逐漸明顯，自2009年下半年水氣比上升速度加快，遠(yuǎn)大于氣藏的飽和含水量。探井壓力資料表明該靶區(qū)存在孤立水體，因此可判斷Y4井產(chǎn)出水中除含有凝析水外，還含有大量的地層可動(dòng)水。2007年以前井口產(chǎn)出水測(cè)試氯離子含量較低（小于1 000mg/L），至2012年測(cè)試氯根含量增加到5 704mg/L，也說(shuō)明已有地層水侵入地層。目前該井由于積液嚴(yán)重只能以低產(chǎn)氣量間歇生產(chǎn)。

圖2　崖城13-1氣田實(shí)際產(chǎn)水與公式計(jì)算飽和含水量對(duì)比Fig．2 Comparison of the actual water production and the formula calculation results

Y2井從1995年到2008年生產(chǎn)水氣比與凝析水水氣比非常接近，可以認(rèn)為產(chǎn)出水全部由凝析水組成，沒(méi)有自由水產(chǎn)出。隨開(kāi)采程度與年限不斷增加，水體活躍程度加劇，地層可動(dòng)水已經(jīng)侵入到氣層供氣區(qū)和近井地帶。產(chǎn)出水為地層水和凝析水的混合。這也可從現(xiàn)場(chǎng)獲得的動(dòng)態(tài)資料得到證實(shí)：Y2井自2006年開(kāi)始氯根含量由之前100mg/L上升到目前的5 395mg/L（地層水氯根濃度12 930mg/L），邊水侵入導(dǎo)致礦化度變化的可能性大。

Y1井實(shí)際生產(chǎn)水氣比基本保持在較低水平，總體有緩慢增加趨勢(shì)。同理論值非常接近，可以判別為該井產(chǎn)出水類(lèi)型為高溫氣藏中的飽和凝析水，幾乎無(wú)地層水產(chǎn)出。

根據(jù)崖城13-1氣田出水類(lèi)型判斷，將氣田生產(chǎn)井按照見(jiàn)水程度分為4類(lèi)：

Ⅰ類(lèi)：幾乎無(wú)地層水產(chǎn)出，生產(chǎn)狀況良好，以Y1、 Y8井為代表；

Ⅱ類(lèi)：有地層水產(chǎn)出，但產(chǎn)出量不是很大，以Y2井為代表；

Ⅲ類(lèi)：地層水見(jiàn)水程度嚴(yán)重，生產(chǎn)情況嚴(yán)峻，需立即采取措施，否則有水淹危險(xiǎn)，以Y4井為代表；

Ⅳ類(lèi)：水淹關(guān)停，以Y3井為代表。

2.2產(chǎn)水規(guī)律預(yù)測(cè)

利用氣藏物質(zhì)平衡方程可以計(jì)算采出氣量與地層壓力之間的關(guān)系，將崖城13-1氣田某區(qū)塊壓降方程與王俊奇公式聯(lián)立，對(duì)壓力積分，可得到該區(qū)塊理論的累產(chǎn)凝析水量（見(jiàn)圖3）。

陳元千［14］推導(dǎo)了氣藏的水驅(qū)特征方程（公式（3）），該方程中的累產(chǎn)氣量GP和累產(chǎn)水量WP在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)中呈現(xiàn)出一定的線(xiàn)性關(guān)系，直線(xiàn)段出現(xiàn)的時(shí)間主要受氣藏水體活躍程度與采氣速度的影響。陳元千［15］研究認(rèn)為通常水氣比大于1m3/104m3以后，甲型水驅(qū)特征曲線(xiàn)會(huì)出現(xiàn)具有代表性的直線(xiàn)段。公式兩邊對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，取對(duì)數(shù)，可得公式（4）：

本文通過(guò)研究提出，首先根據(jù)公式（2）計(jì)算得到氣井的理論產(chǎn)水量，然后與氣井實(shí)際產(chǎn)水曲線(xiàn)對(duì)比確定地層水侵入氣井時(shí)機(jī)，從而準(zhǔn)確指導(dǎo)水驅(qū)特征曲線(xiàn)直線(xiàn)段選取，可準(zhǔn)確確定直線(xiàn)段斜率B（見(jiàn)圖3、圖4）。

在確定水驅(qū)曲線(xiàn)斜率B后，由公式（4）可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)氣井的生產(chǎn)水氣比變化，對(duì)見(jiàn)水氣井及早采取有效的排液措施，如優(yōu)化管柱、泡排、氣舉、電潛泵排液等，可以延長(zhǎng)氣井壽命、提高采出程度。

根據(jù)產(chǎn)水規(guī)律預(yù)測(cè)的Y5井水氣比與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的水氣比變化趨勢(shì)擬合程度較高（見(jiàn)圖5-a），該井于2002年9月見(jiàn)水，產(chǎn)出水以地層水為主。自2008年以來(lái)，該井的產(chǎn)水量日益增加，2009年4月該井就不斷出現(xiàn)積液現(xiàn)象，產(chǎn)水規(guī)律預(yù)測(cè)水氣比從2010年開(kāi)始上升速度加快，達(dá)到了3m3/104m3，預(yù)測(cè)值與實(shí)際生產(chǎn)值比較接近，目前該井只能間歇維持生產(chǎn)。Y2井氯根測(cè)試含量自2006年有明顯上升，說(shuō)明地層水已推進(jìn)到氣井近井地帶，利用王俊奇公式精確預(yù)測(cè)Y2井的見(jiàn)水時(shí)間為2009年下半年，產(chǎn)水規(guī)律預(yù)測(cè)該井從2015年開(kāi)始水氣比上升速度加快，應(yīng)對(duì)該井加密監(jiān)測(cè)，防止因井底積液停噴（見(jiàn)圖5-b）。

圖5　氣井產(chǎn)水規(guī)律預(yù)測(cè)Fig．5 Prediction of water-producing law in gas well

3　結(jié)論

（1）在不存在地層水侵入且井筒無(wú)積液情況下，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定水氣比值可一定程度上代替實(shí)驗(yàn)值對(duì)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行檢驗(yàn)評(píng)價(jià)。對(duì)于崖城13-1氣田，王俊奇公式計(jì)算氣中水含量精度較高。

（2）實(shí)例分析表明可根據(jù)產(chǎn)凝析水飽和曲線(xiàn)和王俊奇公式對(duì)崖城13-1氣田進(jìn)行氣井產(chǎn)水類(lèi)型的判斷和地層水出水風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)報(bào)。

（3）結(jié)合物質(zhì)平衡方程與王俊奇公式可計(jì)算氣井理論產(chǎn)水量，據(jù)此指導(dǎo)水驅(qū)氣藏甲型水驅(qū)曲線(xiàn)直線(xiàn)段的合理選取，在確定直線(xiàn)斜率后，可預(yù)測(cè)水驅(qū)氣藏的產(chǎn)水規(guī)律，并對(duì)崖城13-1氣田兩口井產(chǎn)水規(guī)律進(jìn)行了預(yù)測(cè)，結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)趨勢(shì)較符合。

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Study on the condensate water-producing law in the Yacheng 13-1 gasfield

TANG Mingguang，LIU Qinghua，ZHANG Fengbo，HAN Xin，HE Zhihui
（CNOOC Zhanjiang Branch Company，Zhanjiang Guangdong 524057，China）

Abstract:Yacheng 13-1 gasfield with the condensate water-producing is a high temperature and high pressure gas reservoir，and the water gas ratio of all the wells is rising continuously in the development process. The water content in natural gas under the original state of gas field and the development process and the condensate water-producing law are not clear. The applicability of six empirical equations were evaluated in the Yacheng 13-1 gasfield，in combination with the water drive gas reservoir curve，the condent water-producing law was predicted. The following conclusions were obtained.（1）Wang Junqi formula had a higher precision by tested and evaluated.（2）Combining with the saturation curve of the condensate water and the Wang Junqi formula，the types of water production can be determined in gas well of the Yacheng 13-1 gasfield，and the wells were divided into four categories in accordance with the degree of water-production，which was consistent with the production dynamic understanding.（3）It is proposed to judge the timing of water invasion with gas well by compar－ing the theoretical yield with the actual water production in order to guide the rational selection of the water-drive characteristic curve linear portion.The water-producing law in the Yacheng 13-1 gasfield was predicted.These conclusions have important guiding significance for the reasonable and efficient development of the gas reservoir and other high temperature and high pressure gas fields in the west of the south China sea.

Key words：high temperature and high pressure gas reservoirs；water content in gas；empirical equations；condensate water；water drive curve；water-producing law

中圖分類(lèi)號(hào)：TE372

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-5285（2016）06-0040-06

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.06.010

*收稿日期：2016－04-16

作者簡(jiǎn)介：湯明光，男（1986-），碩士，工程師，畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）油氣田開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)，主要從事油氣田開(kāi)發(fā)研究工作，郵箱：tangmg@cnooc.com.cn。